Филогеографическая структура населения лесного северного оленя (Rangifer tarandus fennicus Lonnb.) в Республике Карелия на основе данных полиморфизма мтДНК

Анастасия Сергеевна Кузнецова, Данила Владимирович Панченко, Anastasiia Kuznetsova, Danila Panchenko

Аннотация


В течение последних десятилетий популяции дикого северного оленя в евро- пейской части России подвергаются значительному антропогенному прессу, что приводит к сокращению и фрагментации его ареала. Для понимания механизмов адаптации и устойчивости этого краснокнижного вида в сложившейся ситуации и разработки научно обоснованной стратегии сохранения дикого северного оленя необходимы знания о генетической структуре и разнообразии его населения в разных частях ареала. Изучение филогеографической структуры и генетического разнообразия лесного подвида северного оленя в Республике Карелия выполнено на основе данных полиморфизма мтДНК. Выявленные генетические особенности популяции лесного северного оленя обусловлены процессами исторического расселения и влияния домашнего оленеводства соседних регионов. Описано 25 гаплотипов фрагмента контрольного региона мтДНК, из которых 12 не были зарегистрированы в других исследованиях, а 13 встречались ранее у диких и домашних северных оленей России, Финляндии и Норвегии. Для населения подвида в Республике Карелия получены высокие значения генетического разнообразия как для всей выборки в целом, так и для большинства территориальных группировок в отдельности. Оценка генетической дистанции между территориальными выборками северных оленей республики показала отсутствие дифференциации между топозерской, поньгомо-куземской, кухмо-каменноозерской и нюкозерской группировками. Филогенетическая реконструкция, выполненная с учетом данных из международной базы GenBank, показала, что полученные нами гаплотипы относятся к двум ранее описанным гаплогруппам северного оленя. Большая часть гаплотипов (H = 16; 65 %) отнесены к широко распространенной предковой гаплогруппе III, остальные – к I западно евразийской. Структура медианной сети демонстрирует отсутствие дифференциации этих двух линий гаплотипов по территориальному признаку.


Ключевые слова


Rangifer tarandus; северный олень; генетическое разнообразие; полиморфизм; контрольный регион; мтДНК; гаплотип

Полный текст:

PDF

Литература


Баранова А. И., Панченко Д. В., Холодова М. В., Тирронен К. Ф., Данилов П. И. Генетическое разнообразие дикого северного оленя восточной части Кольского полуострова: полиморфизм контрольного региона мтДНК // Известия РАН. Сер. биол. 2016. № 6. С. 651-657. doi: 10.7868/S0002332916060023

Баранова А. И., Холодова М. В., Охлопков И. М., Сафронов В. М., Кириллин Е. В., Николаев Е. А., Сипко Т. П. Сравнительный анализ генетического разнообразия двух популяций дикого северного оленя Якутии (полиморфизм контрольного региона мтДНК) // Генетика животных и растений фундаментальные проблемы и современные экспериментальные подходы: Мат-лы междунар. конф. Томск: НИИ ТГУ, 2012. С. 21.

Баранова А. И., Холодова М. В., Панченко Д. В., Тирронен К. Ф., Данилов П. И. Генетическое разнообразие дикого северного оленя (Rangifer tarandus L.) европейской части России: Полиморфизм контрольного региона мтДНК и микросателлитных локусов // Известия РАН. Сер. биол. (в печати).

БлюдникЛ. В., Данилов П. И., Марковский В. А., Хейкура К., Анненков В. Г. О суточных и сезонных перемещениях лесного северного оленя в Карельской АССР (1986-1988 гг ) // Лесной северный олень Фенноскандии: Мат-лы I советско-финлянд. симп. (Петрозаводск, 30 мая 3 июня 1988 г). Петрозаводск, 1989. С. 47-54.

Головин А. Д., Друри И. В. Начало стационарного изучения оленя и оленеводства в Мурманском округе (Оленеводство в Ловозерском районе). Отдельный оттиск из «Докладов и сообщений» Общества изучения Мурманского края. 1927. Вып. II. С. 53-80.

Данилов П. И. Охотничьи звери Карелии: экология, ресурсы, управление, охрана. М.: Наука, 2005. 340 с.

Данилов П. И., Панченко Д. В., Тирронен К. Ф. Северный олень Восточной Фенноскандии. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2020. 187 с.

Красная книга Российской Федерации. Животные. 2-е изд. / Ред. Д. С. Павлов. М.: ВНИИ Экология, 2021.1128 с.

Макарова О. А. К систематическому положению дикого северного оленя Кольского полуострова // Лесной северный олень Фенноскандии: : Мат-лы I советско-финлянд. симп. (Петрозаводск, 30 мая 3 июня 1988 г.). Петрозаводск, 1989. С. 19-25.

Сегаль А. Н. Опыт перевода и акклиматизации в Карелии тундровых оленей из Мурманской области // Северный олень в Карельской АССР / Ред. М. П. Виноградов, Я. И. Поляничко. Л.: АН СССР. 1962. С.58-80.

Тирронен К. Ф., Кузнецова А. С., Панченко Д. В. Популяционно-генетическая структура волка (Canis lupus L.) Восточной Фенноскандии в условиях интенсивного пресса охоты на основе анализа мтДНК // Известия РАН. Сер. биол. 2023. № 5. С. 581-594. doi: 10.31857/S1026347022600960

Хански И. Ускользающий мир: экологические последствия утраты местообитаний. М.: Т-во науч. изд. КМК, 2010. 340 с.

Холодова М. В., Колпащиков Л. А., Кузнецова М. В., Баранова А. И. Генетическое разнообразие диких северных оленей (Rangifer tarandus) Таймыра: анализ полиморфизма контрольного региона митохондриальной ДНК // Известия РАН. Сер. биол. 2011. № 1. С. 52-60. doi: 10.7868/S0002332916060023

Akaike H. A new look at the statistical model identification // IEEE Trans Autom Control. 1974. Vol. 19, no. 6. P. 716-723. doi: 10.1109/TAC.1974.1100705

Andermann T., Faurby S., Turvey S.T., Antonelli A., Silvestro D. The past and future human impact on mammalian diversity // Sci. Adv. 2020. Vol. 6, no. 36. eabb2313. doi: 10.1126/sciadv.abb2313

Baden A. L., Mancini A. N., Federman S., Holmes S. M., Johnson S. E. , Kamilar J., Louis E. E. Jr., Bradley B. J. Anthropogenic pressures drive population genetic structuring across a Critically Endangered lemur species range // Sci. Rep. 2019. Vol. 9. Art. 16276. doi: 10.1038/s41598-019-52689-2

Bandelt H. J., Forster P., Rohl A. Median-joining networks for inferring intraspecific phylogenies // Mol. Biol. Evol. 1999. Vol. 16, no 1. P. 37-48. doi: 10.1093/ oxfordjournals.molbev.a026036

Banfield A. W. A revision of the reindeer and caribou, genus Rangifer // Nat. Mus. Canada Bull. 1961. Vol. 177. P. 1-137.

Bjornstad G., Roed K. H. Museum specimens reveal changes in the population structure of northern Fennoscandian domestic reindeer in the past one hundred years // Anim. Genet. 2011. Vol. 41. P. 281-285. doi: 10.1111/j.1365-2052.2009.01999.x 281-5

Charlesworth D., Charlesworth B. Inbreeding Depression and its evolutionary consequences // Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst. 1987. Vol. 18. P. 237-268. doi: 10.1146/annurev.es.18.110187.001321

de Jong M. J., Niamir A., Wolf M., Kitchener A. C., Lecomte N., Seryodkin I. V., Fain S. R., Hagen S. B., Saarma U., Janke A. Range-wide whole-genome resequencing of the brown bear reveals drivers of intraspecies divergence // Commun. Biol. 2023. Vol. 6(1). Art. 153. doi: 10.1038/s42003-023-04514-w

Excoffier L., Lischer H. E. L. Arlequin suite ver 3.5: a new series of programs to perform population genetics analyses under Linux and Windows // Mol. Ecol. Res. 2010. Vol. 10, no. 3. P. 564-567. doi: 10.1111/j.1755-0998.2010.02847.x

Fahrig L. Effects of habitat fragmentation on biodiversity // Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst. 2003. Vol. 34. P. 487-515. doi: 10.1146/annurev.ecolsys.34.011802. 132419

Flagstad O., Roed K. H. Refugial origins of reindeer (Rangifer tarandus L.) inferred from mitochondrial DNA sequences // Evolution. 2003. Vol. 57. P. 658-670. doi: 10.1111/j.0014-3820.2003.tb01557.x

Garner A., Rachlow J. L., Hicks J. F. Patterns of genetic diversity and its loss in mammalian populations // Conserv. Biol. 2005. Vol. 19, no. 4. P. 1215-1221. doi: 10.1111/j.1523-1739.2005.00105.x

Hemmings N. L., Slate J., Birkhead T. R. Inbreeding causes early death in a passerine bird // Nat. Commun. 2012. Vol. 3. Art. 863. doi: 10.1038/ncomms1870

Keller L. F., Waller D. M. Inbreeding effects in wild populations // Trends Ecol. Evol. 2002. Vol. 17. P. 230-241. doi: 10.1016/S0169-5347(02)02489-8

Korolev A. N., Mamontov V. N., Kholodova M. V., Baranova A. I., Shadrin D. M., Poroshin E. A., Efimov V. A., KochanovS. K. Polymorphism of mtDNA control region of wild reindeer of the mainland part of European northeast of Russia // Biol. Bull. 2017. Vol. 44, no. 8. P. 882-893. doi: 10.1134/S1062359017080106

Kvie K. S., Heggenes J., Anderson D. G., Kholodova M. V., Sipko T., Mizin I., R0ed K. H. Colonizing the High Arctic: mitochondrial DNA reveals common origin of Eurasian Archipelagic reindeer (Rangifer tarandus) // PLoS ONE. 2016. Vol. 11, no. 11. e0165237. doi: 10.1371/journal.pone.0165237

Kvie K. S., Heggenes J., Bardsen B.-J., Roed K. H. Recent large-scale landscape changes, genetic drift and reintroductions characterize the genetic structure of Norwegian wild reindeer // Conserv. Genet. 2019. Vol. 20. P. 1405-1419. doi: 10.1007/s10592-019-01225-w

Leberg P. L., Athrey G. N. R., Barr K. R., Lindsay D. L., Lance R. F. Implications of landscape alteration for the conservation of genetic diversity of endangered species // Molecular Approaches in Natural Resource Conservation and Management / Eds J. A. DeWoody, J. W. Bickham, C. H. Michler, K. M. Nichols, O. E. Rhodes, K. E. Woeste. New York: Cambridge Univ. Press, 2010. P. 212-238. doi: 10.1525/bio.2011.61.4.19

Librado P., Rozas J. DnaSP v5: a software for comprehensive analysis of DNA polymorphism data // Bioinformatics. 2009. Vol. 25, no. 11. P. 1451-1452. doi: 10.1093/bioinformatics/btp187

Liukkonen-Anttila T., Rätti O., Kvist L., Helle P., Orell M. Lack of genetic structuring and subspecies differentiation in the capercaillie (Tetrao urogallus) in Finland // Ann. Zool. Fennici. 2004. Vol. 41. P. 619-633.

Panchenko D., Baranova A., Holodova M., Tirronen K., Danilov P. Population of forest reindeer (Rangifer tarandus fennicus Lönnb.) in Republic of Karelia: preliminary results of control MtDNA analysis // 9th Baltic theriological conference: Book of abstracts (Daugavpils, 16-18 October, 2014). Daugavpils, 2014. P. 14.

Rankama T., Ukkonen P. On the early history of the wild reindeer (Rangifer tarandus) in Finland // Boreas. 2001. Vol. 30, no. 2. P. 131-147. doi: 10.1111/j.15023885.2001.tb01218.x

Roed K. H., Flagstad O., Nieminen M., Holand O., Dwyer M. J., Rov N., Vila C. Genetic analyses reveal independent domestication origins of Eurasian reindeer // Proc. R. Soc. B. 2008. Vol. 275. P. 1849-1855. doi: 10.1098/rspb.2008.0332

Swofford D. L. PAUP: Phylogenetic analysis using parsimony (and other methods), Version 4.0 Beta 10. Sunderland: Sinauer Associates, 2002. doi: 10.1111/ j.0014-3820.2002.tb00191.x

Tamura K., Stecher G., Kumar S. MEGA 11: Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 11 // Mol. Biol. Evol. 2021. Vol. 38, no. 7. P. 3022-3027. doi: 10.1093/molbev/msab120

Turunen M. T., Rasmus S., Jarvenpaa J., Kivinen S. Relations between forestry and reindeer husbandry in northern Finland Perspectives of science and practice // For. Ecol. Manag. 2020. Vol. 457. P. 1-22. doi: 10.1016/j.foreco.2019.117677

Vila C., Amorim I. R., Leonard J. A., Posada D., Castroviejo J., Petrucci-Fonseca F., Crandall K. A., Ellegren H., Wayne R. K. Mitochondrial DNA phylogeography and population history of the gray wolf Canis lupus // Mol. Ecol. 1999. Vol. 8. P. 2089-2103. doi: 10.1046/j.1365-294x.1999.00825.x

References

Akaike H. A new look at the statistical model identification. IEEE Trans Autom Control. 1974;19(6):716-723. doi: 10.1109/TAC.1974.1100705

Andermann T., Faurby S., Turvey S.T., Antonelli A., Silvestro D. The past and future human impact on mammalian diversity. Sci. Adv. 2020;6(36):eabb2313. doi: 10.1126/sciadv.abb2313

Baden A. L., Mancini A. N., Federman S., Holmes S. M., Johnson S. E. , Kamilar J., Louis E. E. Jr., Bradley B. J. Anthropogenic pressures drive population genetic structuring across a Critically Endangered lemur species range. Sci. Rep. 2019;9:16276. doi: 10.1038/s41598-019-52689-2 Bandelt H.-J., Forster P., Rohl A. Median-joining networks for inferring intraspecific phylogenies. Mol. Biol. Evol. 1999;16:37-48. doi: 10.1093/oxfordjournals. molbev.a026036

Banfield A. W. A revision of the reindeer and caribou, genus Rangifer. Nat. Mus. Canada Bull. 1961;177:1-137.

Baranova A. I., Kholodova M. V. Panchenko D. V., Tirronen K. F., Danilov P. I. Genetic diversity of wild reindeer (Rangifer tarandus L.) in Northwestern European Russia: polymorphism of the mtDNA control region and microsatellite loci. Izvestiya RAN. Ser. biol. = Biology Bulletin (in press). (In Russ.)

Baranova A. I., Kholodova M. V., Okhlopkov I. M., Safronov V. M., Kirillin E. V., Nikolaev E. A., Sipko T. P. Comparative analysis of genetic diversity in two populations of wild reindeer in Yakutia (polymorphism of mtDNA control region). Genetika zhivotnykh i rastenii fundamental'nye problemy i sovremennye eksperimental'nye podkhody: Mater. mezhdunar. кonf. = Genetics of plants and animals: fundamental problems and modern experimental approaches: Proceed. int. conf. Tomsk: NII TGU; 2012. P. 21. (In Russ.)

Baranova A. I., Panchenko D. V., Kholodova M. V., Tirronen K. F., Danilov P. I. Genetic diversity of wild reindeer Rangifer tarandus L. from the eastern part of the Kola Peninsula: polymorphism of the mtDNA control region. Biology Bulletin. 2016;43:567-572. (In Russ.). doi: 10.1134/S1062359016060029

Blyudnik L. V., Danilov P. I., Markovskii V. A., Heikura K., Annenkov V. G. On daily and seasonal movements of forest reindeer in the Karelian ASSR (1986-1988). Lesnoi severnyi olen' Fennoskandii: Mat-ly I sov.-fin. simp. (Petrozavodsk, 30 maya 3 iyunya 1988 g.) = Forest reindeer of Fennoscandia: Proceed. of the 1st Soviet-Finnish symp. (Petrozavodsk, May 30 June 3, 1988). Petrozavodsk; 1989. P. 47-54. (In Russ.)

Bjornstad G., Roed K. H. Museum specimens reveal changes in the population structure of northern Fennoscandian domestic reindeer in the past one hundred years. Anim. Genet. 2011;41:281-285. doi: 10.1111/j.1365-2052.2009.01999.x 281-5

Charlesworth D., Charlesworth B. Inbreeding Depression and its evolutionary consequences. Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst. 1987;18:237-268. doi: 10.1146/ annurev.es.18.110187.001321

Danilov P. I. Game animals of Karelia: ecology, resources, management, and protection. Moscow: Nauka; 2005. 340 p. (In Russ.)

Danilov P. I., Panchenko D. V., Tirronen K. F. The reindeer of Eastern Fennoscandia. Petrozavodsk: KarRC RAS; 2020. 187 p. (In Russ.)

de Jong M. J., Niamir A., Wolf M., Kitchener A. C., Lecomte N., Seryodkin I. V., Fain S. R., Hagen S. B., Saarma U., Janke A. Range-wide whole-genome resequencing of the brown bear reveals drivers of intraspecies divergence. Commun. Biol. 2023;6(1):153. doi: 10.1038/s42003-023-04514-w

Excoffier L., Lischer H. E. L. Arlequin suite ver 3.5: a new series of programs to perform population genetics analyses under Linux and Windows. Mol. Ecol. Res. 2010; 10(3):564-567. doi: 10.1111/j.1755-0998. 2010.02847.x

Fahrig L. Effects of habitat fragmentation on biodiversity. Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst. 2003;34:487-515. doi: 10.1146/annurev.ecolsys.34.011802.132419

Flagstad O., Roed K. H. Refugial origins of reindeer (Rangifer tarandus L.) inferred from mitochondrial DNA sequences. Evolution. 2003;57:658-670. doi: 10.1111/ j.0014-3820.2003.tb01557.x

Garner A., Rachlow J. L., Hicks J. F. Patterns of genetic diversity and its loss in mammalian populations. Conserv. Biol. 2005; 19(4): 1215-1221. doi: 10.1111/j.1523-1739.2005.00105.x

Golovin A. D., Drury I. V. Beginning of the stationary study of reindeer and reindeer husbandry in the Murmansk District (Reindeer husbundry in the Lovozero Region). Separate reprint from the Reports and Communications of the Society for the Study of the Murmansk Region. 1927. Iss. II. P. 53-80. (In Russ.)

Hanski I. The shrinking world: ecological consequences of habitat loss. Moscow: KMK; 2010. 340 p. (In Russ.)

Hemmings N. L., Slate J., Birkhead T. R. Inbreeding causes early death in a passerine bird. Nat. Commun. 2012;3:863. doi: 10.1038/ncomms1870

Keller L. F., Waller D. M. Inbreeding effects in wild populations. Trends Ecol. Evol. 2002;17:230-241. doi: 10.1016/S0169-5347(02)02489-8

Kholodova M. V., Kolpashchikov L. A., Kuznetsova M. V., Baranova A. I. Genetic diversity of wild reindeer (Rangifer tarandus) of Taimyr: analysis of polymorphism of the control region of mitochondrial DNA. Biol. Bull. 2011;38(1):42-49. doi: 10.1134/S1062359011010067

Korolev A. N., Mamontov V. N., Kholodova M. V., Baranova A. I., Shadrin D. M., Poroshin E. A., Efimov V. A., Kochanov S. K. Polymorphism of mtDNA control region of wild reindeer of the mainland part of European northeast of Russia. Biology Bulletin. 2017;44(8):882-893. doi: 10.1134/S1062359017080106

Kvie K. S., Heggenes J., Anderson D. G., Kholodova M. V., Sipko T., Mizin I., R0ed K. H. Colonizing the High Arctic: mitochondrial DNA reveals common origin of Eurasian Archipelagic reindeer (Rangifer tarandus). PLoS ONE. 2016;11(11):e0165237. doi: 10.1371/journal.pone.0165237

Kvie K. S., Heggenes J., Bardsen B.-J., Roed K. H. Recent large-scale landscape changes, genetic drift and reintroductions characterize the genetic structure of Norwegian wild reindeer. Conserv. Genet. 2019;20:14051419. doi: 10.1007/s10592-019-01225-w

Leberg P. L., Athrey G. N. R., Barr K. R., Lindsay D. L., Lance R. F. Implications of landscape alteration for the conservation of genetic diversity of endangered species. Molecular Approaches in Natural Resource Conservation and Management. New York: Cambridge Univ. Press; 2010. P. 212-238. doi: 10.1525/ bio.2011.61.4.19

Librado P., Rozas J. DnaSP v5: a software for comprehensive analysis of DNA polymorphism data. Bioinformatics. 2009;25( 11): 1451-1452. doi: 10.1093/ bioinformatics/btp187

Liukkonen-Anttila T., Rätti O., Kvist L., Helle P., Orell M. Lack of genetic structuring and subspecies differentiation in the capercaillie (Tetrao urogallus) in Finland. Ann. Zool. Fennici. 2004;41:619-633.

Makarova O. A. On the systematic position of the wild reindeer of the Kola Peninsula. Lesnoi severnyi olen' Fennoskandii: Mat-ly I sovetsko-finlyand. simp. (Petrozavodsk, 30 maya 3 iyunya 1988 g.) = Forest reindeer of Fennoscandia: Proceed. of the 1st SovietFinnish symp. (Petrozavodsk, May 30 June 3, 1988). Petrozavodsk; 1989. P. 47-54. (In Russ.)

Panchenko D., Baranova A., Holodova M., Tirronen K., Danilov P. Population of forest reindeer (Rangifer tarandus fennicus Lönnb.) in the Republic of Karelia: preliminary results of control MtDNA analysis. 9th Baltic theriological conference: Book of abstracts (Daugavpils, 16-18 October, 2014). Daugavpils; 2014. P. 14.

Pavlov D. S. (ed.). The Red Data Book of the Russian Federation. Vol. Animals, 2nd ed. Moscow: VNII Ekologiya; 2021. 1128 p. (In Russ.)

Rankama T., Ukkonen P. On the early history of the wild reindeer (Rangifer tarandus) in Finland. Boreas. 2001 ;30(2):131-147. doi: 10.1111/j. 1502-3885.2001. tb01218.x

Roed K. H., Flagstad O., Nieminen M., Holand O., Dwyer M. J., Rov N., Vila C. Genetic analyses reveal independent domestication origins of Eurasian reindeer. Proc. R. Soc. B. 2008;275:1849-1855. doi: 10.1098/ rspb.2008.0332

Segal'A. N. Experience of transfer and acclimatization of tundra reindeer from the Murmansk Region to Karelia. Severnyi olen' v Karel'skoi ASSR = Reindeer in the Karelian ASSR. Leningrad: AN SSSR; 1962. P. 58-80.

Swofford D. L. PAUP: Phylogenetic analysis using parsimony (and other methods), Version 4.0 Beta 10. Sunderland: Sinauer Associates; 2002. doi: 10.1111/ j.0014-3820.2002.tb00191.x

Tamura K., Stecher G., Kumar S. MEGA 11: Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 11. Mol. Biol. Evol. 2021 ;38(7):3022-3027. doi: 10.1093/molbev/ msab120

Tirronen K. F., Kuznetsova A. S., Panchenko D. V. Population genetic structure of the wolf (Canis lupus L.) in Eastern Fennoscandia under conditions of intensive hunting pressure based on mtDNA Analysis. Biology Bulletin. 2023;50(5): 1051-1063. doi: 10.1134/ S1062359023602240

Turunen M. T., Rasmus S., Jarvenpaa J., Kivinen S. Relations between forestry and reindeer husbandry in northern Finland Perspectives of science and practice. For. Ecol. Manag. 2020;457:1-22. doi: 10.1016/j. foreco.2019.117677

Vila C., Amorim I. R., Leonard J. A., Posada D., Castroviejo J., Petrucci-Fonseca F., Crandall K. A., Ellegren H., Wayne R. K. Mitochondrial DNA phylogeography and population history of the gray wolf Canis lupus. Mol. Ecol. 1999;8:2089-2103. doi: 10.1046/j.1365-294x.1999.00825.x




DOI: http://dx.doi.org/10.17076/bg2127

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Bookmark and Share


Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

© Труды КарНЦ РАН, 2014-2026